(57)【要約】  被加工物の一方の主面側である表面２０Ａ側から第１のエネルギー密度でレーザ光Ｌを照射して被加工物の厚さ方向の途中位置まで表穴ＨＡを形成する第１の加工ステップと、被加工物の他方の主面側である裏面２０Ｂ側から表穴ＨＡの位置に第２のエネルギー密度でレーザ光Ｌを照射して表穴ＨＡの裏側の位置に裏穴ＨＢを形成して貫通穴を形成する第２の加工ステップと、を含み、第２のエネルギー密度を第１のエネルギー密度よりも大きくする。
2011148492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度でレーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、
前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度でレーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第２のエネルギー密度が前記第１のエネルギー密度よりも大きいことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第２のエネルギー密度は、前記加工穴の位置に前記第２の照射面積で前記貫通穴を形成する際に前記被加工物内から蒸発させる部材の体積に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
被加工物の一方の主面側から第１の照射面積でレーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、
前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２の照射面積でレーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第２の照射面積が前記第１の照射面積よりも大きいことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項４】
前記第２の照射面積は、前記加工穴の位置に前記第２の照射面積で前記貫通穴を形成する際に前記被加工物内から蒸発させる部材の体積に応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成し、その後、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成するレーザ加工部と、
前記レーザ発振器から送出するレーザ光のパルスエネルギーを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２のエネルギー密度が前記第１のエネルギー密度よりも大きくなるよう前記レーザ発振器が送出するパルスエネルギーを制御することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項６】
被加工物の一方の主面側から第１の照射面積で前記レーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成し、その後、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２の照射面積で前記レーザ光を照射して前記被加工物に貫通穴を形成するレーザ加工部と、
前記レーザ加工部が前記被加工物に照射するレーザ光の照射面積を調整する照射面積制御部と、
を備え、
前記照射面積制御部は、前記第２の照射面積が前記第１の照射面積よりも大きくなるよう前記レーザ光の照射面積を調整することを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して被加工物に穴あけ加工を行うレーザ加工方法およびレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機は、例えば、被加工物にレーザ光を照射して被加工物に穴あけ加工を行う装置である。レーザ加工機によって穴あけ加工される被加工物の１つとして、銅箔（導体層）、樹脂（絶縁層）、銅箔（導体層）の３層構造を有したプリント配線板がある。このようなプリント配線板への貫通穴加工を行う際に、プリント配線版の表面側（片面）からのみレーザ光を照射すると、プリント配線版の裏面側の銅箔にレーザ光を到達させることができない。このため、プリント配線板への安定した貫通穴加工を行うことは困難であった。【０００３】
プリント配線板への安定したレーザ加工を行う方法として、表面および裏面の両面からレーザ光の照射を行う方法がある。このレーザ加工方法では、プリント配線板に対して表面からレーザ光を照射して途中までの穴を形成し、その後、プリント配線板の裏面からレーザ光を照射して貫通穴を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、表面（一方の主面側）からレーザ光を照射した後に、裏面（他方の主面側）からレーザ光を照射する場合に、裏面側の銅箔（導体層）を安定して除去することができなかった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物への貫通穴を安定して形成するレーザ加工方法およびレーザ加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度でレーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度でレーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、を含み、前記第２のエネルギー密度が前記第１のエネルギー密度よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被加工物への貫通穴を安定して形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工機の構成を示す図である。
【図２】図２は、表面への穴あけ加工方法を説明するための図である。
【図３】図３は、レーザ光による穴あけ加工の加工原理を説明するための図である。
【図４】図４は、裏面への穴あけ加工方法を説明するための図である。
【図５】図５は、裏面への穴あけ加工方法の他の例を説明するための図である。
【図６】図６は、表面と裏面との間のレーザ加工条件と、貫通穴の出来栄えと、の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ加工方法およびレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工機の構成を示す図である。レーザ加工機１００は、レーザ光Ｌ（パルスレーザ光）を照射することによって被加工物（ワーク）４にレーザ穴あけ加工する装置である。レーザ加工機１００は、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器１と、被加工物４のレーザ加工を行うレーザ加工部３と、加工制御装置（制御部）２と、を備えている。
【００１２】
レーザ発振器１は、レーザ光Ｌを発振し、レーザ加工部３に送出する。本実施の形態のレーザ加工機１００は、加工制御装置２からの指示に応じたパルスエネルギー（レーザ光Ｌの１パルス当たりのエネルギー）でレーザ光Ｌを送出する。レーザ加工部３は、照射面積制御部３１、ガルバノミラー３５Ｘ，３５Ｙ、ガルバノスキャナ３６Ｘ，３６Ｙ、集光レンズ（ｆθレンズ）３４、ＸＹテーブル（加工テーブル）３０、位置検出部３９を備えている。
【００１３】
照射面積制御部３１は、例えばガルバノミラー３５Ｘ，３５Ｙよりも前段側（レーザ発振器１側）の光路上に配置される。照射面積制御部３１は、例えば、２枚のレンズ（コリメートレンズなど）で構成されている。レーザ光（レーザビーム）Ｌは、２枚のレンズを通過することによって２枚のレンズに応じたビーム系に調整される。
【００１４】
レーザ加工部３へは、被加工物４へ照射するレーザ光Ｌの照射面積（レーザ光照射面積）に応じた照射面積制御部３１を配置しておく。具体的には、本実施の形態では、予め複数の照射面積制御部３１を準備しておく。例えば、照射面積制御部３１として、２枚からなるレンズの組を複数組準備しておく。そして、被加工物４の表面をレーザ加工する際には、表面に応じた照射面積制御部３１をレーザ加工部３の光路上に配置し、被加工物４の裏面をレーザ加工する際には、裏面に応じた照射面積制御部３１をレーザ加工部３の光路上に配置する。
【００１５】
なお、照射面積制御部３１は、レーザ光Ｌのビーム径を調整するアパーチャなどのようなレンズ以外の手段であってもよい。この場合、被加工物４の表面をレーザ加工する際には、表面に応じたアパーチャをレーザ加工部３の光路上に配置し、被加工物４の裏面をレーザ加工する際には、裏面に応じたアパーチャをレーザ加工部３の光路上に配置する。
【００１６】
ガルバノスキャナ３６Ｘ，３６Ｙは、レーザ光Ｌの軌道を変化させて被加工物４への照射位置を移動させる機能を有しており、レーザ光Ｌを被加工物４に設定された各加工エリア内で２次元的に走査する。ガルバノスキャナ３６Ｘ，３６Ｙは、レーザ光ＬをＸ−Ｙ方向に走査するために、ガルバノミラー３５Ｘ，３５Ｙ（後述の偏向ミラー３３）を所定の角度に回転させる。
【００１７】
ガルバノミラー３５Ｘ，３５Ｙは、レーザ光Ｌを反射して所定の角度に偏向させる。ガルバノミラー３５Ｘは、レーザ光ＬをＸ方向に偏向させ、ガルバノミラー３５Ｙは、レーザ光ＬをＹ方向に偏向させる。
【００１８】
集光レンズ３４は、テレセントリック性を有した集光レンズである。集光レンズ３４は、レーザ光Ｌを被加工物４の主面に対して垂直な方向に偏向させるとともに、レーザ光Ｌを被加工物４の加工位置（穴位置Ｈｘ）に集光（照射）させる。
【００１９】
被加工物４は、プリント配線板などであり、一方の主面である表面および他方の主面である裏面の両面から複数の穴あけ加工が行なわれて貫通穴が形成される。被加工物４は、例えば、銅箔（導体層）、樹脂（絶縁層）、銅箔（導体層）の３層構造をなしている。
【００２０】
ＸＹテーブル３０は、被加工物４を載置するとともに、図示しないＸ軸モータおよびＹ軸モータの駆動によってＸＹ平面内を移動する。これにより、ＸＹテーブル３０は、被加工物４を面内方向に移動させる。
【００２１】
ＸＹテーブル３０を移動させることなくガルバノ機構の動作（ガルバノスキャナ３６Ｘ，３６Ｙの移動）によってレーザ加工が可能な範囲（走査可能領域）が加工エリア（スキャンエリア）である。レーザ加工機１００では、ＸＹテーブル３０をＸＹ平面内で移動させた後、ガルバノスキャナ３６Ｘ，３６Ｙによってレーザ光Ｌを２次元走査する。ＸＹテーブル３０は、各加工エリアの中心が集光レンズ３４の中心直下（ガルバノ原点）となるよう順番に移動していく。ガルバノ機構は、加工エリア内に設定されている各穴位置Ｈｘが順番にレーザ光Ｌの照射位置となるよう動作する。ＸＹテーブル３０による加工エリア間の移動とガルバノ機構による加工エリア内でのレーザ光Ｌの２次元走査とが、被加工物４内で順番に行なわれていく。これにより、被加工物４内の全ての穴位置Ｈｘが全てレーザ加工される。
【００２２】
位置検出部３９は、被加工物４に予め設けられている位置決め用の貫通穴（図示せず）の位置を検出し、検出結果を加工制御装置２に送る。加工制御装置２は、加工プログラムおよび位置検出部３９による位置の検出結果に基づいて、被加工物４のレーザ加工位置を制御する。加工制御装置２には、被加工物４の表面をレーザ加工するための加工プログラムと、被加工物４の裏面をレーザ加工するための加工プログラムと、が入力される。
【００２３】
加工制御装置２は、レーザ発振器１およびレーザ加工部３に接続されており（図示せず）、レーザ発振器１およびレーザ加工部３を制御する。本実施の形態のレーザ加工機１００は、被加工物４の表面（一方の主面）に設定されるレーザ光照射条件で被加工物４の表面へのレーザ加工を行い、被加工物４の裏面（他方の主面）に設定されるレーザ光照射条件で被加工物４の裏面へのレーザ加工を行う。
【００２４】
被加工物４の表面に設定されるレーザ光照射条件は、被加工物４へのレーザ光照射面積やパルスエネルギーである。同様に、被加工物４の裏面に設定されるレーザ光照射条件は、被加工物４へのレーザ光照射面積やパルスエネルギーである。
【００２５】
被加工物４の表面に設定されるレーザ光照射条件は、被加工物４の表面をレーザ加工するための加工プログラム内に設定しておいてもよいし、加工制御装置２内に設定しておいてもよい。同様に、被加工物４の裏面に設定されるレーザ光照射条件は、被加工物４の裏面をレーザ加工するための加工プログラム内に設定しておいてもよいし、加工制御装置２内に設定しておいてもよい。
【００２６】
加工制御装置２は、被加工物４の表面をレーザ加工する際には表面に設定されたレーザ光照射条件をレーザ発振器１とレーザ加工部３に指示し、被加工物４の裏面をレーザ加工する際には裏面に設定されたレーザ光照射条件をレーザ発振器１とレーザ加工部３に指示する。本実施の形態では、被加工物４の表面をレーザ加工する際には、表面へのレーザ光照射条件に対応するパルスエネルギーでレーザ光を照射するよう、加工制御装置２がレーザ発振器１に指示を送る。同様に、被加工物４の裏面をレーザ加工する際には、裏面へのレーザ光照射条件に対応するパルスエネルギーでレーザ光Ｌを照射するよう、加工制御装置２がレーザ発振器１に指示を送る。
【００２７】
加工制御装置２は、コンピュータなどによって構成されており、レーザ発振器１、レーザ加工部３をＮＣ（Numerical  Control）制御等によって制御する。加工制御装置２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを備えて構成されている。加工制御装置２がレーザ加工を制御する際には、ＣＰＵが、ユーザによる入力部（図示せず）からの入力によって、ＲＯＭ内に格納されている加工プログラムを読み出してＲＡＭ内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。この処理に際して生じる各種データは、ＲＡＭ内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶される。これにより、加工制御装置２は、レーザ発振器１およびレーザ加工部３を制御する。
【００２８】
レーザ加工機１００は、この構成によりレーザ発振器１から出射されたレーザ光Ｌをガルバノミラー３５Ｘ，３５Ｙによって任意の角度に偏向させ、集光レンズ３４を介して被加工物４上の所定位置に結像し照射する。これにより、被加工物４がレーザ加工されて被加工物４に貫通穴が形成される。
【００２９】
本実施の形態のレーザ加工機１００は、被加工物４の表面にレーザ光を照射してから被加工物４を裏返して被加工物４の裏面にレーザ光を照射することによって被加工物４の両面からレーザ光を照射し、これにより被加工物４に貫通穴を形成する。
【００３０】
つぎに、本実施の形態の穴あけ加工方法について説明する。図２は、表面への穴あけ加工方法を説明するための図である。図２では、被加工物４の表面２０Ａ側からレーザ光Ｌを照射した場合に形成される加工穴（未貫通の穴）の断面図を示している。
【００３１】
被加工物４は、表面２０Ａ側に銅箔２１Ａが形成されるとともに、裏面２０Ｂ側に銅箔２１Ｂが形成されている。そして、銅箔２１Ａと銅箔２１Ｂとの間に、樹脂２２が形成されている。換言すると、被加工物４は、裏面２０Ｂ側から表面２０Ａ側に向かって、銅箔２１Ｂ、樹脂２２、銅箔２１Ａの順番でこれらが積層されて構成されている。
【００３２】
表面２０Ａをレーザ加工する場合、被加工物４は、表面２０Ａが上面側を向くようＸＹテーブル３０上に載置される。図２では、偏向ミラー３３、集光レンズ３４を介して、被加工物４の表面２０Ａ側の穴である表穴ＨＡへのレーザ加工が行われた場合を示している。
【００３３】
レーザ加工機１００は、各穴位置Ｈｘに対し、被加工物４の表面２０Ａ側からレーザ光Ｌを照射して被加工物４の厚さ方向の途中位置までレーザ加工を行う。このとき、加工制御装置２は、貫通穴となる予定の各穴位置Ｈｘの下部（被加工物４内）にある樹脂２２を予め設定しておいた所定量だけ除去するよう、表面２０Ａに設定しておいたレーザ光照射条件に基づいて、レーザ発振器１とレーザ加工部３を制御する。換言すると、各表穴ＨＡは、レーザ光照射条件に応じた所定の深さまでレーザ加工される。本実施の形態では、各表穴ＨＡは、樹脂２２が１／２以上除去され、且つ所定量だけ樹脂残りが発生するよう、レーザ加工される。例えば、各表穴ＨＡへは、レーザ光照射面積が５０２４μｍ2（直径φ＝８０μｍのレーザ光Ｌ）で且つパルスエネルギーが１０ｍＪ（エネルギー密度＝１．９９Ｊ／ｍ2）のレーザ光Ｌが１ショットだけ表面２０Ａへ照射される。
【００３４】
ここで、表面をレーザ加工する際の加工深さについて説明する。図３は、レーザ光による穴あけ加工の加工原理を説明するための図である。被加工物４の表面２０Ａ側からレーザ光Ｌを照射すると（ＳＴ１）、表面２０Ａ側の銅箔２１Ａが溶融し（ＳＴ２）、さらに樹脂２２が溶融する（ＳＴ３）。このとき、銅箔２１Ａは溶融するのみであり蒸発はしない。
【００３５】
銅箔２１Ａおよび樹脂２２が溶融した後、樹脂２２が蒸発する（ＳＴ４）。そして、樹脂２２の蒸発圧力によって加工穴の外側に樹脂２２が吹き飛ばされる。これにより、溶融状態であった銅箔２１Ａが、樹脂２２とともに加工穴の外側に飛散する（ＳＴ５）。
【００３６】
このように、レーザ光Ｌによって、銅箔２１Ａおよび樹脂２２を有した複合材料に穴あけ加工を行う場合には、銅箔２１Ａを飛散させるだけの樹脂２２が必要となる。したがって、レーザ光Ｌによって、裏面２０Ｂ側から穴あけ加工を行う場合にも、銅箔２１Ｂを飛散させるだけの樹脂２２が必要となる。このため、本実施の形態では、銅箔２１Ｂ側に所定量以上の樹脂２２が残るよう、表面２０Ａ側からの穴あけ加工を行う。
【００３７】
表面２０Ａへのレーザ加工が完了した後、被加工物４は、裏面２０Ｂが上面側を向くようＸＹテーブル３０上に載置されて各穴位置Ｈｘへのレーザ加工が行われる。レーザ加工機１００は、途中まで加工穴が形成された各穴位置Ｈｘに対し、被加工物４の裏面２０Ｂ側からレーザ光Ｌを照射して穴位置Ｈｘへ貫通穴を形成する。
【００３８】
図４は、裏面への穴あけ加工方法を説明するための図である。図４では、被加工物４の表面２０Ａ側および裏面２０Ｂ側からレーザ光Ｌを照射した場合に形成される加工穴（貫通穴）の断面図を示している。
【００３９】
被加工物４の裏面２０Ｂ側からは、偏向ミラー３３、集光レンズ３４を介して、裏面２０Ｂ側の穴である裏穴ＨＢへのレーザ加工が行われる。裏穴ＨＢは、表穴ＨＡと同じ穴位置の穴であり、表面２０Ａ側から見て表穴ＨＡの下部に形成される穴である。
【００４０】
レーザ加工機１００は、各穴位置Ｈｘに対し、被加工物４の裏面２０Ｂ側からレーザ光Ｌを照射して被加工物４の裏面２０Ｂ側のレーザ加工を行う。このとき、本実施の形態の加工制御装置２は、裏面２０Ｂに設定しておいたレーザ光照射条件に基づいて、レーザ発振器１とレーザ加工部３を制御する。裏面２０Ｂに設定しておくレーザ光照射条件は、銅箔２１Ｂと、表面２０Ａ側から穴あけ加工した際に残っている樹脂２２と、を除去できる条件である。
【００４１】
表面２０Ａ側から穴あけ加工した後の樹脂２２は、貫通穴内に１／２以下の深さ分しか残っていない。そして、貫通穴を形成する位置に残っている樹脂２２の量が少ない場合、樹脂２２の蒸発圧力が小さくなる。このため、裏面２０Ｂ側から穴あけ加工をする際には、表面２０Ａ側から穴あけ加工をした場合よりも、大きなパルスエネルギーでレーザ光Ｌを照射する。換言すると、レーザ加工機１００は、照射するレーザ光Ｌの面積（レーザ光照射面積）を一定とした場合、表面２０Ａからレーザ光Ｌを照射する際のパルスエネルギーに比べ、裏面２０Ｂからレーザ光Ｌを照射する際のパルスエネルギーを大きくする。例えば、図４に示すように、レーザ加工機１００は、各裏穴ＨＢに、レーザ光照射面積が５０２４μｍ2（直径φ＝８０μｍのレーザ光Ｌ）で且つパルスエネルギーが１５ｍＪのレーザ光Ｌを１ショットだけ照射する。
【００４２】
具体的には、加工制御装置２がレーザ発振器１に対してパルスエネルギーが１５ｍＪのレーザ光Ｌを出射するよう指示を送る。レーザ発振器１は、加工制御装置２からの指示に従って、パルスエネルギーが１５ｍＪのレーザ光Ｌを出射する。
【００４３】
これにより、各表穴ＨＡおよび各裏穴ＨＢへのレーザ光照射面積は、４０×４０×３．１４＝５０２４μｍ2となる。また、表面２０Ａからレーザ光Ｌを照射する場合のパルスエネルギー（１０ｍＪ）に比べて、裏面２０Ｂからレーザ光Ｌを照射する場合のパルスエネルギー（１５ｍＪ）が１０％以上大きくなる。
【００４４】
このように、本実施の形態では、表面２０Ａと裏面２０Ｂとでレーザ光照射面積を同じにし、且つ、表面２０Ａへのレーザ光Ｌのパルスエネルギーに比べて、裏面２０Ｂへのレーザ光Ｌのパルスエネルギーを例えば１０％以上大きくする。
【００４５】
裏面２０Ｂをレーザ加工する際には、表面２０Ａからのレーザ加工によって樹脂２２の量が減っているが、裏面２０Ｂをレーザ加工する際に表面２０Ａよりも１０％以上大きいパルスエネルギーを照射するので、樹脂２２の蒸発圧力が増加する。したがって、銅箔２１Ｂを安定して除去することが可能となる。このように、裏面２０Ｂをレーザ加工する際に表面２０Ａよりも大きいパルスエネルギーでレーザ光Ｌを照射するので、安定して貫通穴を加工することが可能となる。
【００４６】
なお、表面２０Ａや裏面２０Ｂをレーザ加工する際には、レーザ光Ｌの照射と同時に表面２０Ａや裏面２０Ｂにガスを吹き付けてもよい。これにより、ガスの運動エネルギーを利用して銅箔２１Ａや銅箔２１Ｂを容易に除去することが可能となる。
【００４７】
なお、裏面２０Ｂにレーザ加工を行う場合に、表面２０Ａにレーザ加工を行う場合よりも、レーザ光照射面積を大きくしてもよい。図５は、裏面への穴あけ加工方法の他の例を説明するための図である。図５では、被加工物４の表面２０Ａ側および裏面２０Ｂ側からレーザ光Ｌを照射した場合に形成される加工穴（貫通穴）の断面図を示している。
【００４８】
レーザ加工機１００は、各穴位置Ｈｘに対し、被加工物４の裏面２０Ｂ側からレーザ光Ｌを照射して被加工物４の裏面２０Ｂ側のレーザ加工を行う。このとき、表面２０Ａ側から穴あけ加工した後の樹脂残りは、貫通穴内に１／２以下しか残っていない。このため、レーザ加工機１００は、表面２０Ａと裏面２０Ｂとで照射するレーザ光Ｌのパルスエネルギー密度をほぼ一定とし、且つ表面２０Ａからレーザ光Ｌを照射する場合のレーザ光照射面積に比べ、裏面２０Ｂからレーザ光Ｌを照射する場合のレーザ光照射面積を大きくする。
【００４９】
例えば、図５に示すように、レーザ加工機１００は、各裏穴ＨＣに、レーザ光照射面積が７８５０μｍ2（直径φ＝１００μｍのレーザ光Ｌ）で且つパルスエネルギーが１５ｍＪのレーザ光Ｌを１ショットだけ照射する。具体的には、照射面積制御部３１を表面２０Ａのレーザ加工条件に応じた照射面積制御部３１に交換した後に、被加工物４へのレーザ加工が行なわれる。
【００５０】
これにより、各表穴ＨＡおよび各裏穴ＨＢへ照射するレーザ光Ｌのパルスエネルギー密度は、ほぼ同じとなる。また、表面２０Ａからレーザ光Ｌを照射する場合のレーザ光照射面積（４０×４０×３．１４＝５０２４μｍ2）に比べて、裏面２０Ｂからレーザ光Ｌを照射する場合のレーザ光照射面積（５０×５０×３．１４＝７８５０μｍ2）が１０％以上大きくなる。
【００５１】
裏面２０Ｂをレーザ加工する際には、表面２０Ａからのレーザ加工によって樹脂２２の深さ方向の量が減っている。本実施の形態では、裏面２０Ｂをレーザ加工する際に表面２０Ａをレーザ加工する場合よりも１０％以上大きなレーザ光照射面積でレーザ光Ｌを照射するので、裏面２０Ｂからのレーザ光Ｌの照射によって除去される樹脂２２の体積がレーザ光照射面積の増加に応じた量だけ増える。これにより、溶融した銅箔２１Ｂを吹き飛ばす樹脂２２の蒸発圧力が増加する。したがって、銅箔２１Ｂを安定して除去することが可能となる。このように、裏面２０Ｂをレーザ加工する際に表面２０Ａよりも大きなレーザ光照射面積でレーザ光Ｌを照射するので、安定して貫通穴を加工することが可能となる。
【００５２】
つぎに、表面２０Ａと裏面２０Ｂとの間のレーザ加工条件と、貫通穴の出来栄えと、の関係について説明する。ここでは、レーザ加工条件が、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率と、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのエネルギー密度と、の組合せである場合について説明する。
【００５３】
図６は、表面と裏面との間のレーザ加工条件と、貫通穴の出来栄えと、の関係の一例を示す図である。図６の横軸に示すレーザ光照射面積は、裏面２０Ｂに照射するレーザ光Ｌのレーザ光照射面積を示している。また、図６の横軸に示す比率は、表面２０Ａへのレーザ光照射面積に対する裏面２０Ｂへのレーザ光照射面積の比率を示している。また、図６の縦軸に示す比率は、表面２０Ａへのエネルギー密度に対する裏面２０Ｂへのエネルギー密度の比率を示している。
【００５４】
また、図６に示す○印は、安定して貫通穴を加工することができるレーザ加工条件であり、図６に示す×印は、安定して貫通穴を加工することができないレーザ加工条件である。
【００５５】
表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのエネルギー密度の比率が１．１０以上の場合、安定して貫通穴を加工することができる。また、表面２０Ａと裏面２０Ｂのエネルギー密度の比率が同じ場合または裏面２０Ｂのエネルギー密度が表面２０Ａのエネルギー密度よりも大きい場合（比率が１．００以上の場合）、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率が１．１０以上であれば、安定して貫通穴を加工することができる。
【００５６】
また、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのエネルギー密度の比率が０．９５以上の場合、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率が１．１５以上であれば、安定して貫通穴を加工することができる。
【００５７】
一方、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのエネルギー密度の比率が１．１０未満の場合、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率が１．１０未満であれば、安定して貫通穴を加工することができない。
【００５８】
また、裏面２０Ｂのエネルギー密度が表面２０Ａのエネルギー密度よりも小さい場合（比率が１．００未満の場合）、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率が１．１５未満であれば、安定して貫通穴を加工することができない。また、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのエネルギー密度の比率が０．９５未満の場合、安定して貫通穴を加工することができない。
【００５９】
なお、表面２０Ａに対する裏面２０Ｂのレーザ光照射面積の比率が１．１０以上の場合、表穴ＨＡをあけた後に表穴ＨＡの下部に樹脂２２が残っていなくてもよい。また、裏面２０Ｂに穴あけ加工した場合に除去される樹脂２２の体積（予測値）に基づいて、裏面２０Ｂを穴あけする際のレーザ光照射面積やエネルギー密度を決定してもよい。これにより、裏面２０Ｂに穴あけ加工した場合に除去される樹脂２２の体積に応じた適切なレーザ加工条件を設定することが可能となる。したがって、裏面２０Ｂをレーザ加工する際の、レーザ光照射面積やエネルギー密度を無駄に大きくする必要がなくなり、効率良くレーザ穴あけ加工を行うことが可能となる。
【００６０】
また、被加工物４は、プリント配線板に限らず他の部材であってもよい。例えば、銅箔２１Ａ，２１Ｂの代わりに、被加工物４にレーザ光Ｌを照射した際に溶融するのみで蒸発しない他種類の層を用いてもよい。また、樹脂２２の代わりに、被加工物４にレーザ光Ｌを照射した際に溶融し蒸発する他種類の層を用いてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、被加工物４の表面２０Ａをレーザ加工した後に裏面２０Ｂをレーザ加工する場合について説明したが、被加工物４の裏面２０Ｂをレーザ加工した後に表面２０Ａをレーザ加工してもよい。この場合、裏面２０Ｂに対し、前述した表面２０Ａへのレーザ加工条件を適用し、表面２０Ａに対し、前述した裏面２０Ｂへのレーザ加工条件を適用する。
【００６２】
なお、図６に示した、表面２０Ａと裏面２０Ｂとの間のレーザ加工条件と、貫通穴の出来栄えと、の関係は一例であり、図６に示した○印以外のレーザ加工条件で裏面２０Ｂにレーザ光Ｌを照射してもよい。例えば、裏面２０Ｂをレーザ加工する際のエネルギー密度を、表面２０Ａをレーザ加工する際のエネルギー密度よりも大きくすることによって、安定して貫通穴を加工することができる。また、裏面２０Ｂをレーザ加工する際のレーザ光照射面積を、表面２０Ａをレーザ加工する際のレーザ光照射面積よりも大きくすることによって、安定して貫通穴を加工することができる。
【００６３】
このように実施の形態によれば、被加工物４の裏面２０Ｂをレーザ加工する際のエネルギー密度を、表面２０Ａをレーザ加工する際のエネルギー密度よりも大きくしているので、被加工物４を構成している銅箔２１Ｂを被加工物４から安定して除去することが可能になる。また、被加工物４の裏面２０Ｂをレーザ加工する際のレーザ光照射面積を、表面２０Ａをレーザ加工する際のレーザ光照射面積よりも大きくしているので、被加工物４を構成している銅箔２１Ｂを被加工物４から安定して除去することが可能になる。したがって、被加工物４への貫通穴を安定して形成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係るレーザ加工方法およびレーザ加工機は、レーザ光による被加工物への穴あけ加工に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１  レーザ発振器
２  加工制御装置
３  レーザ加工部
４  被加工物
２０Ａ  表面
２０Ｂ  裏面
２１Ａ，２１Ｂ  銅箔
２２  樹脂
３１  照射面積制御部
１００  レーザ加工機
ＨＡ  表穴
ＨＢ，ＨＣ  裏穴
Ｌ  レーザ光
【図１】
2011148492.tif 000003
【図２】
2011148492.tif 000004
【図３】
2011148492.tif 000005
【図４】
2011148492.tif 000006
【図５】
2011148492.tif 000007
【図６】
2011148492.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月6日(2010.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層とこの絶縁層を介して積層される表面の導体層と裏面の導体層とを有する積層材料の被加工物にレーザ光を照射して、前記表面の導体層、前記絶縁層および前記裏面の導体層を除去して前記被加工物に貫通穴加工を行なう積層材料のレーザ加工方法において、
前記被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記一方の主面側の導体層を除去し、前記絶縁層の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、
前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記他方の主面側の導体層および前記第１のステップで残った絶縁層を除去し、前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第２のエネルギー密度が前記第１のエネルギー密度よりも大きいことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第２のエネルギー密度は、前記加工穴の位置に前記第１のエネルギー密度で前記貫通穴を形成する際に前記被加工物内から蒸発させる部材の体積に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
絶縁層とこの絶縁層を介して積層される表面の導体層と裏面の導体層とを有する積層材料の被加工物にレーザ光を照射して、前記表面の導体層、前記絶縁層および前記裏面の導体層を除去して前記被加工物に貫通穴加工を行なう積層材料のレーザ加工方法において、
前記被加工物の一方の主面側から第１の照射面積でレーザ光を照射して、前記一方の主面側の導体層を除去し、前記絶縁層の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、
前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２の照射面積でレーザ光を照射して、前記他方の主面側の導体層および前記第１のステップで残った絶縁層を除去し、前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第２の照射面積が前記第１の照射面積よりも大きいことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項４】
前記第２の照射面積は、前記加工穴の位置に前記第２の照射面積で前記貫通穴を形成する際に前記被加工物内から蒸発させる部材の体積に応じて決定されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成し、その後、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成するレーザ加工部と、
前記レーザ発振器から送出するレーザ光のパルスエネルギーを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２のエネルギー密度が前記第１のエネルギー密度よりも大きくなるよう前記レーザ発振器が送出するパルスエネルギーを制御することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項６】
被加工物の一方の主面側から第１の照射面積で前記レーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成し、その後、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２の照射面積で前記レーザ光を照射して前記被加工物に貫通穴を形成するレーザ加工部と、
前記レーザ加工部が前記被加工物に照射するレーザ光の照射面積を調整する照射面積制御部と、
を備え、
前記照射面積制御部は、前記第２の照射面積が前記第１の照射面積よりも大きくなるよう前記レーザ光の照射面積を調整することを特徴とするレーザ加工機。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月17日(2012.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層とこの絶縁層を介して積層される表面の導体層と裏面の導体層とを有する積層材料の被加工物にレーザ光を照射して、前記表面の導体層、前記絶縁層および前記裏面の導体層を除去して前記被加工物に貫通穴加工を行なう積層材料のレーザ加工方法において、
前記被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記一方の主面側の導体層を除去し、前記絶縁層の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、
前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記他方の主面側の導体層および前記第１の加工ステップで残った絶縁層を除去し、前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第１のエネルギー密度に比べて、前記第２のエネルギー密度が１０％以上大きいことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第１の加工ステップでは、
第１のレーザ光照射面積でレーザ光を照射し、
前記第２の加工ステップでは、
第２のレーザ光照射面積でレーザ光を照射し、
前記第１のレーザ光照射面積に対する前記第２のレーザ光照射面積の比率は、１．０５以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記第２のエネルギー密度は、前記加工穴の位置に前記第２のエネルギー密度で前記貫通穴を形成する際に前記被加工物内から蒸発させる部材の体積に応じて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
レーザ光を出射するレーザ発振器と、
被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成し、その後、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度で前記レーザ光を照射して前記加工穴の位置に貫通穴を形成するレーザ加工部と、
前記レーザ発振器から送出するレーザ光のパルスエネルギーを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１のエネルギー密度に比べて、前記第２のエネルギー密度が１０％以上大きくなるよう前記レーザ発振器が送出するパルスエネルギーを制御することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項５】
前記被加工物の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する際には、第１のレーザ光照射面積でレーザ光を照射し、
前記加工穴の位置に貫通穴を形成する際には、第２のレーザ光照射面積でレーザ光を照射し、
前記第１のレーザ光照射面積に対する前記第２のレーザ光照射面積の比率は、１．０５以下であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、絶縁層とこの絶縁層を介して積層される表面の導体層と裏面の導体層とを有する積層材料の被加工物にレーザ光を照射して、前記表面の導体層、前記絶縁層および前記裏面の導体層を除去して前記被加工物に貫通穴加工を行なう積層材料のレーザ加工方法において、前記被加工物の一方の主面側から第１のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記一方の主面側の導体層を除去し、前記絶縁層の厚さ方向の途中位置まで加工穴を形成する第１の加工ステップと、前記被加工物の他方の主面側から前記加工穴の位置に第２のエネルギー密度でレーザ光を照射して、前記他方の主面側の導体層および前記第１の加工ステップで残った絶縁層を除去し、前記加工穴の位置に貫通穴を形成する第２の加工ステップと、を含み、前記第１のエネルギー密度に比べて、前記第２のエネルギー密度が１０％以上大きいことを特徴とする。
【国際調査報告】
2011148492.tif 000009
2011148492.tif 000010
2011148492.tif 000011